Definition des aktiven/passiven Zelltransports (durch die Membran)

Zellen sind die Grundeinheiten der Struktur des Lebens. Sie sind wie kleine Städte voller Aktivität und, genau wie in einer Stadt, voller Transport und Austausch Die Materialverteilung zwischen Außen- und Innenbereich ist für das Funktionieren von entscheidender Bedeutung und muss strikt eingehalten werden überprüft. Die Zellmembran ist die Barriere, die die Zelle von der Außenwelt trennt, und alle Substanzen, die in die Zelle eindringen und diese verlassen, müssen sie passieren und für die Regulierung des Durchgangs sorgen.

Die Zellmembran: eine selektive Grenze

Die Membran ist wie ein Filter, der bestimmte Substanzen durchlässt und andere blockiert. Es besteht aus a Doppelschicht einer Art von Lipid, bekannt als Phospholipide mit darin eingebetteten Proteinen. Diese Proteine ​​sind die Trägerproteine Und wie der Name schon sagt, erleichtern sie den Durchgang von Substanzen und kontrollieren gleichzeitig die Ströme, die in die Zelle ein- und austreten.

Einige Trägerproteine

Kanäle bilden, vergleichbar mit Toren, die sich öffnen oder schließen, um den Durchgang von Materialien zu ermöglichen. Sind Kanalproteine Sie öffnen und schließen sich je nach den Bedürfnissen der Zellen und reagieren auf eine Vielzahl von Signalen. Diese Art von Protein ist an einer Art zellulärem Transport beteiligt, der als bekannt ist passiv erleichterter Transport oder erleichterte Diffusion.

Es gibt noch andere Arten von Transportproteinen, die sogenannten Bomben Und sie wirken ähnlich wie ein Katapult, das ein Molekül auf einer Seite einfängt und es auf die andere Seite der Membran schleudert. Diese Arten von Proteinen wirken während der Aktiven Transport.

Konzentrationsgradienten: Die treibende Kraft des zellulären Transports

Auf beiden Seiten der Membran befindet sich eine wässrige Lösung (das heißt, das Lösungsmittel ist Wasser) aus organischen und mineralischen Molekülen. Für jeden der vorhandenen Stoffe hat die Lösung eine unterschiedliche Konzentration; das heißt, es ist eine bestimmte Menge an gelöstem Stoff gelöst.

Wenn wir zum Beispiel zwei Gläser Limonade in einem 250-ml-Glas zubereiten (die Flüssigkeitsmenge, die in ein Glas gelangt), aber eines der Gläser hat Wir geben 2 Esslöffel Zucker und die anderen 4 hinzu, der mit 4 Esslöffeln wird sicherlich zu süß sein und die Zuckerkonzentration wird hoch sein. Das andere Glas hat eine geringere Konzentration und schmeckt weniger süß. Wenn wir den Inhalt beider Gläser mischen, wird der Geschmack der Mischung in der Mitte homogenisiert zwischen beiden Lösungen, und möglicherweise haben wir jetzt einen halben Liter Limonade mit der richtigen Menge Zucker. Dies ist ein Beispiel dafür Gelöste Stoffe bewegen sich entlang des Konzentrationsgradienten. Durch das Mischen der Becher bewegten sich die Zuckermoleküle von der konzentrierteren Lösung zur weniger konzentrierten Lösung, bis die gesamte Lösung die gleiche Konzentration erreichte und die Bewegung aufhörte.

passiver Transport

Passiver Transport ist, als würde man den Wasserhahn aufdrehen und das Wasser einfach unkontrolliert fließen lassen. ohne Energie zu verschwenden. In dieser Phase, Substanzen bewegen sich entlang ihres Konzentrationsgradienten, das heißt, von dort, wo mehr Konzentration vorhanden ist, zu weniger, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, wie im Beispiel der Limonadengläser. Es gibt zwei Arten des passiven Transports: einfache Diffusion und erleichterte Diffusion.

Einfache Verbreitung

Bei dieser Transportart durchqueren kleine Moleküle wie Sauerstoff und Kohlendioxid die Zellmembran entlang ihres Konzentrationsgradienten.

Dieser Vorgang ähnelt dem Beispiel von Limonadengläsern oder wenn sich der Geruch eines Parfüms durch ein Glas ausbreitet Raum: Moleküle bewegen sich von einem Ort mit mehr Parfüm zu einem Ort mit weniger Parfüm, bis sich der Duft verflüchtigt gleichmäßig.

Erleichterte Diffusion

Größere oder elektrisch geladene Moleküle können die Membran nicht passieren und benötigen beim Durchqueren Hilfe. Hier ist die Kanaltransporterproteine.

Der Moleküle durchqueren die Kanäle entlang des Gradienten., aber diese Kanäle können als Reaktion auf zelluläre Bedingungen geschlossen oder geöffnet werden. Wenn der Kanal geschlossen ist, obwohl auf beiden Seiten der Membran ein Konzentrationsgradient besteht, es wird keine Bewegung geben.

Osmose

Dabei handelt es sich um die einfache Diffusion von Wasser durch die Zellmembran.. Wasser hat eine unglaubliche Fähigkeit, Membranfette zu passieren, was bedeutet, dass Zellen ihren Wassergehalt sorgfältig kontrollieren müssen.

Befindet sich eine Zelle in einer salzigeren Umgebung als ihr Inneres, tritt Wasser aus der Zelle aus, um das äußere Salz zu verdünnen, was zu einer Schrumpfung der Zelle führen kann. Wenn die äußere Umgebung hingegen weniger salzhaltig ist, dringt Wasser in die Zelle ein, wodurch diese anschwillt und möglicherweise platzt. Um es zu umgehen, Pflanzenzellen haben eine starre Zellwand das die Zelle enthält und verhindert, dass ihr Volumen über einen Grenzwert hinaus zunimmt.

tierische Zellen ohne Wand, müssen sich in einer Umgebung mit streng kontrolliertem Salzgehalt befinden, sonst könnten sie leiden osmotischer Schock und stirb. Aus diesem Grund ist der Salzhaushalt des Blutes, der für das Ausscheidungssystem zuständig ist, sehr wichtig.

Aktiver Transport und Beispiele

Im Gegensatz zum passiven Transport Aktiver Transport erfordert Energieaufwand. Die Zellen nutzen Energie, um Stoffe entgegen ihrem Konzentrationsgradienten zu bewegen, das heißt, von dort, wo es weniger Konzentration gibt, dorthin, wo es mehr gibt. Die Zellen nutzen Energie, um Pumpproteine ​​zu aktivieren, die Katapulte, von denen wir sprachen, als wir den Aufbau der Zellwand erwähnten.

Während des aktiven Transports Transporterproteine ​​verbrauchen Energie direkt, um Stoffe gegen ihren Gradienten pumpen zu können. Ionen und Mineralsalze sind Stoffe, die sich durch Prozesse dieser Art teilweise gegen ihren Gradienten bewegen. Ein Beispiel ist die Natrium-Kalium-Pumpe, die für die Funktion von Muskeln und Neuronen unerlässlich ist.

In anderen Fällen funktionieren Trägerproteine ​​gekoppelt an den passiven Transport. In diesem Fall gibt der Schritt zu Gunsten des Gradienten einen „Schub“ oder zieht die Substanz, die ihn kreuzt, gegen seinen Gradienten. Es ist, als würde man eine Trägheit nutzen, um voranzukommen. Ein Beispiel ist der Glukosetransport in Darmzellen, bei dem Natrium aus der Zelle gepumpt wird eine Natrium-Kalium-Pumpe, die einen Gradienten erzeugt, der es der Glukose ermöglicht, in die Zelle einzudringen, indem sie dies ausnutzt "drücken".

Endozytose

Ein weiterer aktiver Transportmechanismus ist die Endozytose transportiert Stoffe gegen sein Gefälle, und wird verwendet für größere Partikel, etwa so groß wie ein Bakterium oder eine Zelle. In diesem Fall, die Zelle „schluckt“ das Teilchen. Dieser Mechanismus ist der Hauptnahrungsmittel für Einzeller und einige der Zellen des Immunsystems, sogenannte Makrophagen, fressen die eindringenden Erreger des Körpers.

Es gibt andere Transportmechanismen, aber die offengelegten Mechanismen sind die wichtigsten und in Zellen am häufigsten vorkommenden.